创新设计2011届高考物理一轮复习 第1讲磁场及磁场对电流的作用随堂演练 新人教版选修3-1

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1、第八章 磁场第1讲 磁场及磁场对电流的作用1.图8117如图8117所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将()Aa端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线Ba端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线Cb端向纸内，a端向纸外转动，且靠近导线Db端向纸内，a端向纸外转动，且远离导线答案：A2.图8118(2009全国，17)如图8118所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受

2、到的磁场的作用力的合力()A方向沿纸面向上，大小为(1)ILB B方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(1)ILB D方向沿纸面向下，大小为(1)ILB解析：将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的大小，根据FBIL计算出安培力的大小，再求合力导线所受合力FBIL2BILsin 45(1)ILB.答案：A3.图8119光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，一根质量为m、电阻为R的导体棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图8119所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场当闭合开关S

3、时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成角，则()A磁场方向一定竖直向上B导体棒离开导轨前受到向左的安培力C导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mgl(1cos )D导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1cos )解析：从题中知道导体棒ab向右摆动，说明导体棒ab受到向右的安培力作用，由左手安则可知磁场方向一定竖直向下，A、B两项错误；电源提供的电能转化成了两部分，一部分是电路中所产生的热，另一部分是导体棒的机械能，D项正确；最大高度时，导体棒重力势能的增加量等于mgl(1cos )，C项正确答案：CD4.图8120(2010上海模拟)如图8120所示，在竖直向下的匀强磁

4、场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为，现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即Ikt，其中k为恒量若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是()解析：当FfBILBLktmg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：FfBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：Ffmg，故选项C正确答案：C5.图8121如图8121所示为一电流表的原理示意图质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系

5、数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合：当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k2.0 N/m，0.20 m，0.050 m，B0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为x，则有m

6、gkx，由式得：x.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端应接正极(3)设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im，则有BImmgk(x)，联立并代入数据得Im2.5 A(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B，则有2BImmgk(x)由式得：B .代入数据得：B0.10 T.答案：(1)(2)M端(3)2.5 A(4)0.10 T 1(2010广东六校联考)一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是()A如果B2 T，F一定是1 N B如果F0，B也一定为零C如果B4 T，F有可能是1 N D如果

7、F有最大值时，通电导线一定与B平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，FBIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0FIb.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时；导线a恰好不再受安培力的作用则与加磁场B以前相比较()Ab也恰好不再受安培力的作用Bb受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上Cb受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下Db受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下解析：当a不受安培力时，Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因IaIb，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里，b受安

8、培力向下，且比原来小故选项D正确答案：D4.图8124如图8124所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是()A导线a所受合力方向水平向右 B导线c所受合力方向水平向右C导线c所受合力方向水平向左 D导线b所受合力方向水平向左解析：首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要注意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向可以确定B是正确的答案：B5.图8125一条形磁铁放在水平桌

9、面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图8125中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是()A磁铁对桌面的压力减小 B磁铁对桌面的压力增大C磁铁受到向右的摩擦力 D磁铁受到向左的摩擦力解析：如右图所示对导体棒，通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下方的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上方，所以在通电的一瞬时，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确答案：AD6.图8126(2010霸州模拟)如图8126所示，abcd四边形闭合线框，a、b、c三点坐标分别为(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0

10、,0)，整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中，通入电流I，方向如图所示，关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是()Aab边与bc边受到的安培力大小相等 Bcd边受到的安培力最大Ccd边与ad边受到的安培力大小相等 Dad边不受安培力作用解析：根据左手定则，ab边受到的安培力大小为FabBIab，bc边平行于磁场方向受力为零，故A错；ad边受到安培力大小为FadBIOd，故B、D错；cd边受到的安培力大小为FadBIcd，故B正确答案：B7.图8127如图8127所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面

11、的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是()A方向向上B大小为C要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移D若使b下移，a将不能保持静止解析：由安培定则可知A正确；由mgsin BLIcos 知B，B错误；若要使B最小，应在垂直斜面向上的方向上，所以C、D正确答案：B8.图8128(2010杭州质检)如图8128所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角30.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度

12、为B的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是()A增大磁感应强度BB调节滑动变阻器使电流减小C增大导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析：对金属杆受力分析，沿导轨方向：mgsin 0，若想让金属杆向上运动，则增大，A项正确，B项错误；若增大，则mgsin 增大，C项错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，D项错误答案：A图81299如图8129甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感

13、应强度的正方向，当t0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()A在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B在最初的一个周期内，导线一直向左运动C在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：由安培力的表达式FBIL结合图乙可知，安培力F在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化，在前周期内，安培力F方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在周期到周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至周期时速度减小到零，所以D项正确；而后在周期到周期内，M

14、N反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以A项正确答案：AD10.图8130电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的如图8130所示，把两根长为s，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m的炮弹，炮弹架在长为l，质量为M的金属杆上，当有大的电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v1时刻的加速度为a，当有大的电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，设炮弹运动过程中受到的阻力与速度的平方成正比，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？解析：设运动中受总阻力Ffkv2，炮弹与金属架在安培力和

15、阻力合力作用下加速，根据牛顿第二定律，获得v1速度时，BI1lkv(Mm)a当炮弹速度最大时，有BI2lkv解得垂直轨道的磁感应强度为：B.答案：11.图8131如图8131所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6102 kg的通电直导线，电流强度I1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中设t0时，B0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示由平衡条件FTcos 37FFTsin 37mg由解得：F，代入数值得：F0.8

16、N由FBIL得：B T2 T.B与t的变化关系为B0.4 t所以t5 s.答案：5 s12.图8132水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图8132所示，问：(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？解析：从b向a看侧视图如图所示(1)水平方向：FFAsin 竖直方向：FNFAcos mg又FABILBL联立得：FNmg，F.(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上则有FAmgBmin，根据左手定则判定磁场方向水平向右答案：(1)mg(2)方向水平向右